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溶磷微生物能够参与土壤磷循环,将土壤中难溶性的磷转化为有效态磷。实验室自主从设施栽培次生盐渍化土壤中筛选出一株耐硝酸盐的巨大芽孢杆菌(Bacillus megatherium)NCT-2,该菌株对硝态氮有较强的利用能力,可用于土壤的次生盐渍化修复。本研究通过平板检测法发现该菌株具有溶磷能力,随后通过液体摇瓶培养研究了NCT-2的溶磷特性,以及代谢过程中与溶磷能力相关的磷酸酶和有机酸的产生及其影响因素,以揭示其溶磷机制。 菌株能溶解包括无机磷和有机磷在内的多种难溶性含磷物,其中对植酸钙和磷酸钙溶磷量较高,大于90 mg/L,对磷酸铁、磷酸铝的溶解能力稍弱,溶磷量在30 mg/L~40 mg/L,而对卵磷脂的溶磷量最小。磷源底物的浓度影响菌株溶磷效果,磷源浓度过低或过高都会导致溶磷量过低。 菌株的溶磷效果随菌株的生长而发生变化,以磷酸钙为磷源时在第2d菌株生长量最大,溶磷效果最好;不同碳氮源对菌株的溶磷效果有较大影响,菌株优先利用葡萄糖,其次为麦芽糖和蔗糖,而对淀粉的利用能力较差;不同氮源的溶磷量大小为:(NH4)2SO4>NH4Cl>尿素>NaNO2>KNO3;在不同浓度硝酸盐胁迫下,溶磷量随硝酸盐浓度的升高而下降。 培养体系中磷酸酶的活性与碳、氮、磷等营养条件紧密相关,营养的缺失会诱导磷酸酶的表达。在不同碳源下,酸性磷酸酶活性与有效磷含量呈显著负相关,以淀粉为碳源时酸性磷酸酶活性最高。卵磷脂溶磷体系中碱性磷酸酶含量明显高于无机磷源体系,说明产生碱性磷酸酶是有卵磷脂溶解的主要机制。 GC-MS检测表明菌株NCT-2在代谢过程中能够产生多种有机酸。在Ca3(PO4)2、FePO4、AlPO4和植酸钙四种培养基中,葡萄糖酸是含量最高的有机酸,它与溶磷量之间有显著的相关性,以 Ca3(PO4)2和植酸钙为磷源时,菌株所分泌的有机酸总量较高。此外,高浓度的硝态氮对菌株分泌有机酸的能力有抑制作用。 为有效提高NCT-2的产率,对NCT-2的液体发酵条件进行了优化实验。结果表明,NCT-2在PDA培养基中生物量达到最高值。在5 L发酵罐上,最佳培养条件为温度35℃、初始pH7.0、转速300 r/min、通气量2 vvm、接种量2%,在该条件下发酵10 h,巨大芽孢杆菌活菌数达3×1014 cfu/mL,较优化前提高了102倍。